دانلود پایان نامه ارشد : بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه های لبه دار بر فرآیند آب شستگی موضعی

دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته عمران 

گرایش : سازه های هیدرولیکی

عنوان : بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه های لبه دار بر فرآیند آب شستگی موضعی

دانشگاه قم

دانشکده­ی فنی و مهندسی

پایان نامه­ ی دوره ­ی کارشناسی ارشد سازه های هیدرولیکی

عنوان:

بررسی آزمایشگاهی اثر طوقه های لبه دار بر فرآیند آب شستگی موضعی در اطراف پایه های مدور در شرایط آب صاف

استاد راهنما:

جناب آقای دکتر علیخانی

استاد مشاور:

جناب آقای دکتر رستمی

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)چکیده:آب شستگی در اطراف سازه های موجود در مسیر جریان از موضوعاتی مهمی است که در طرح این گونه سازه ها بایستی مورد توجه قرار گیرد. به این منظور بررسی این پدیده در اطراف پایه های مدور در شرایط آب صاف مدل سازی فیزیکی آزمایشگاهی انجام شد. به این منظور از دو نوع طوقه‌‌‌‌‌ی لبه دار شامل طوقه های با لبه‌ی قائم و طوقه های با لبه‌ی مایل استفاده شد که ارتفاع لبه های استفاده شده در هر یک از این طوقه ها 0.5 cm،1.0 cm  و 1.5 cm می باشد. همچنین در این تحقیق اثر ارتفاع بر کارایی طوقه های لبه دار بررسی شد که به این منظـور طوقه ها در تراز های +5 cm،+2.5 cm ،0.0 cm ،-1.5 cm  و -3cm نصب شدند. در این تحقیق مشاهده شد که  طوقه های لبه دار در تراز های بالاتر نسبت به طوقه­ی بدون لبه درهمان تراز، عملکرد بهتری داشته و طوقه با لبه­ی مایل 0.5 cm در مقایسه با سایر طوقه های لبه دار، در اکثر تراز ها بهترین عملکرد را نسبت به طوقه­ی بدون لبه در همان تراز داشته است. تمامی آزمایش های انجام شده در این مطالعه در بخش تحقیقات رودخانه ایی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری جهاد کشاورزی انجام شده استکلمات کلیدی: طوقه های لبه دار ،شرایط آب صاف، آب شستگی ، پایه های مدور فهرست مطالب
عنوان                                                                                                            صفحه
فصل اول: کلیات 
1-1. مقدمه  .............................................................................................................................................................................................................2
1-2.  ضرورت تحقیق ...................................................................................................................................................................................5
1-3. اهداف   ..........................................................................................................................................................................................................3
1-4. نوع تحقیق  ..................................................................................................................................................................................................3
1-5. ساختار پایان نامه ..................................................................................................................................................................................3
فصل دوم: تاریخچه تحقیق 
2-1. مقدمه  ................................................................................................................................................................................................................5
2-2. آب شستگی چیست؟ .........................................................................................................................................................................5
2-3. انواع آب شستگی  ................................................................................................................................................................................5
2-4. مکانیزم های آب شستگی موضعی........................................................................................................................................8
2-5.آغاز حرکت ذرات بستر  .................................................................................................................................................................10
2-5-1. روش نیروی کشش بحرانی ...........................................................................................................................10
2-6. دسته بندی آب شستگی موضعی  ...........................................................................................................................................12
2-7. دسته بندی پارامترهای موثر فرآیند آب شستگی  .................................................................................................14
2-7-1. عمق جریان  ............................................................................................................................................................15
االف
2-7-2. نسبت انقباض  .......................................................................................................................................................
16
2-7-3. درشتی ذرات بستر و دانه بندی ............................................................................................................16
2-7-4. اندازه ذرات  ..........................................................................................................................................................20
2-8. گسترش گودال آب شستگی با زمان  ............................................................................................................................19
2-9. تشکیل ناهمواری های موجی شکل در بستر ماسه ای ‌..................................................................................20
2-10. تعریف طوقه  ..........................................................................................................................................................................................22
2-11. کارهای قبلی انجام شده در زمینه طوقه ها  ...........................................................................................................23
2-12. معرفی چالش ها .................................................................................................................................................................................33
فصل سوم: روش تحقیق  
3-1. مقدمه  ................................................................................................................................................................................................................35
3-2.کانال  .................................................................................................................................................................................................................35
3-3. سرعت جریان  ..........................................................................................................................................................................................38
3-4. ثبت نقطه ماکزیمم آب شستگی و برداشت توپوگرافی گودال آب شستگی  ...................40
3-5. پایه های پل مدل سازی شده   ..................................................................................................................................................41
3-6. ایده استفاده از طوقه های لبه دار  ....................................................................................................................................43
3-7. ماسه بستر  .......................................................................................................................................................................................................47
3-8. آستانه حرکت ذرات بستر  ............................................................................................................................................................48
3-8-1. روش دیاگرام شیلدز............................................................................................................................................48
3-8-2. روش فرمول های تجربی.................................................................................................................................52
3-8-3. آزمایش تعیین سرعت بحرانی....................................................................................................................53
3-9. برنامه ریزی آزمایش ها  ..................................................................................................................................................................55
3-10. روش کلی انجام آزمایش ها و جمع آوری اطلاعات  ..................................................................................56
فصل چهارم: ارائه  و آنالیز نتایج  
4-1. معرفی  ..............................................................................................................................................................................................................59
4-2. نتایج آزمایش ها  ....................................................................................................................................................................................59
2-4-1. پایه بدون طوقه ( پایه شاهد)  ........................................................................................................61
4-2-2. پایه با طوقه بدون لبه در تراز +5 cm  ...............................................................................65
4-2-3. پایه با طوقه cm 5/0 قائم در تراز +5 cm .......................................................69
4-2-4. پایه با طوقه cm1 قائم در تراز +5 cm  ...................................................................72
4-2-5. پایه با طوقه cm 5/1 قائم در تراز +5 cm  ...................................................................74
4-2-6. پایه با طوقه cm 5/0مایل در تراز +5 cm  ...................................................................76
4-2-7. پایه با طوقه cm 1 مایل در تراز +5 cm    .................................................................78
4-2-8. پایه با طوقه cm 5/1مایل در تراز +5 cm  .................................................................81
4-2-9. پایه با طوقه بدون لبه در تراز +2/5 cm  ..........................................................................83
4-2-10. پایه با طوقه cm 5/0 قائم در تراز +2/5 cm  .........................................................87
4-2-11. پایه با طوقه cm 1 قائم در تراز +2/5 cm...........................................................90
4-2-12. پایه با طوقه cm 5/1 قائم در تراز +2/5 cm  .........................................................92
4-2-13. پایه با طوقه cm 5/0 مایل در تراز +2/5 cm  .........................................................97
4-2-14. پایه با طوقه cm 1 مایل در تراز +2/5 cm .........................................................96
4-2-15. پایه با طوقه cm 5/1 مایل در تراز +2/5 cm  ........................................................98
4-2-16. پایه با طوقه بدون لبه  در تراز cm0  .........................................................................101
4-2-17. پایه با طوقه cm 5/0 قائم در تراز 0 cm   ........................................107
4-2-18. پایه با طوقه cm 1 قائم در تراز 0 cm   .............................................109
4-2-19. پایه با طوقه cm 5/1 قائم در تراز 0 cm   .............................................112
4-2-20. پایه با طوقه cm 5/0 مایل در تراز 0 cm   ............................................114
4-2-21. پایه با طوقه cm 1 مایل در تراز 0 cm   .........................................117
4-2-22. پایه با طوقه cm 5/1 مایل در تراز 0 cm   .........................................119
4-2-23. پایه با طوقه بدون لبه در تراز cm5/1-  .......................................................................121
4-2-24. پایه با طوقه cm 5/0 قائم در تراز cm 5/1-  ..........................................................127
4-2-25. پایه با طوقه cm 1 قائم در تراز cm 5/1-    .........................................130
4-2-26. پایه با طوقه cm 5/1 قائم در تراز cm 5/1-    .........................................132
4-2-27. پایه با طوقه cm 5/0 مایل در تراز cm 5/1-   .....................................135
4-2-28. پایه با طوقه cm 1 مایل در تراز cm 5/1-     .....................................137
4-2-29. پایه با طوقه cm 5/1 مایل در تراز cm 5/1-     ........................................139
4-2-30. پایه با طوقه بدون لبه  در تراز -3 cm   ...................................................................142
4-2-31. پایه با طوقه با لبه cm5/0 قائم در تراز -3 cm .........................................147
4-2-32. پایه با طوقه با لبهcm 1 قائم در تراز -3 cm  .........................................150
4-2-33. پایه با طوقه با لبه cm5/1 قائم در تراز -3 cm .........................................153
4-2-34. پایه با طوقه با لبه cm 5/0مایل در تراز -3 cm  .......................................155
4-2-35. پایه با طوقه با لبه cm1 مایل در تراز -3 cm  ........................................158
4-2-36. پایه با طوقه با لبه cm5/1 مایل در تراز -3 cm  .....................................160
4-3. آنالیز نتایج  ...................................................................................................................................................................................................163
فصل پنجم: نتیجه گیری و ارائه پیشنهادات  
5-1. مقدمه  ................................................................................................................................................................................................................170
5-2. نتیجه گیری  .................................................................................................................................................................................................170
5-3. پیشنهادات   ..................................................................................................................................................................................................174
منابع  ..............................................................................................................................................................................................................................175
  • مقدمه
آب شستگی در اطراف پایه های پل هایی که بر روی رودخانه ها قرار گرفته اند با توجه به شرایط رودخانه ها بیشتر در حالت جریان یکنواخت[1] (در شرایط معمولی و جریان عادی رودخانه) و یا در شرایط جریان غیر یکنواخت[2] (در شرایط سیلاب و یا در مکان هایی که مسیر رودخانه عوض می شود) رخ می دهد. تاکنون تحقیقات بسیار زیادی در زمینه فرآیند آب شستگی انجام شده است. بسیاری از این تحقیقات در زمینه های شناسایی مکانیزم های موثر بر فرآیند آب شستگی، تعیین عمق آب شستگی در حالت تعادل[3]،  زمان بندی آب شستگی، بررسی عوامل موثر مختلف بر آب شستگی از قبیل اندازه و نوع خاک بستر، رژیم جریان(آب صاف[4] یا بستر فعال[5]) سرعت جریان، اندازه پایه های پل، شکل پایه ها و ... انجام شده است.1-2. ضرورت تحقیقبا توجه به پتانسیل تخریب پل ها در اثر آب شستگی و هزینه های مالی و جانی آن، تلاش برای فهم فرآیند آب شستگی  و روشهای مقابله با آن امری ضروری به نظر می رسد. تخمـین عمق آب شستگی پایه یک پل کمتر از مقدار واقعی منجر به تخریب آن می شود در حالیکه تخمین بیش از حد آن  نیز منجر به تحمیل هزینه های بالاتر برای ساخت پل می شود[1].در ایالات متحده فاکتورهای هیدرولیکی متعددی از قبیل ناپایداری جریان، رسوب گذاری و رسوب برداری بستر در بلندمدت،آب شستگی کلی[6]، آب شستگی موضعی[7]  و حرکت جانبی ذرات بستر به عنوان عوامل اصلی برای 60% از خرابی های سـازه ای پل در آمریکا شناخـته شده است[19]. حادثه مصیبت بار فروپاشی پل U.S.51 که بر روی رودخانه هتچی  واقع شده بود، منجر به مرگ 8 نفر شد[19]. در اثر تخریب پل واقع بر رودخانه آریو پاساژرو واقع در کالیفرنیا که در زمان رخداد یک سیل بزرگ به وقوع پیوست 7 نفر کشته شدند[19].1-3. اهداف هدف اصلی در این تحقیق بررسی اثر طوقه های لبه دار در کاهش عمق آب شستگی موضعی در اطراف پایه های مدور و در شرایط آب صاف می باشد. برای این منظور ابتدا یک بار آزمایشات با شرایط مذکور برای پایه مدور بدون طوقه انجام می شود سپس در مرحله دوم آزمایشات عیناً برای پایه های مدور با طوقه بدون لبه انجام می شود و در مرحله سوم آزمایشات برای طوقه های لبه دار انجام خواهد شد. در هرآزمایش عمق آب شستگی اندازه گیری خواهد شد تا درصد تغییر ماکزیمم عمق آب شستگی نسبت به طوقه بدون لبه بدست آید. همچنین آزمایشات برای طوقه های نصب شده  ارتفاع های متفاوت نسبت به بستر و با ارتفاع لبه های متفاوت و با زاویه های متفاوت نسبت به طوقه  انجام می شود تا اثر این سه پارامتر بر عمق آب شستگی بررسی شود.1-4. نوع تحقیقتحقیق ارائه شده عنوان رساله کارشناسی ارشد دپارتمان سازه های هیدرولیکی دانشگاه قم می باشد که بر اساس آزمایشاتی است که درآزمایشگاه مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آب خیز داری وزارت جهاد کشاورزی واقع در تهران و با استفاده از یک مدل فیزیکی، می باشد.1-5. ساختار پایان نامهاین پایان نامه مشتمل بر پنج  فصل می باشد که درفصل اول کلیات مبحث آب شستگی موضعی آورده شده است. در فصل دوم تحقیقاتی که توسط سایر محققین در زمینه استفاده از طوقه ها در کاهش عمق آب شستگی انجام شده است تشریح شده و در فصل سوم روش انجام آزمایشات و وسایل به کار رفته در آزمایشات توضیح داده شده است. ارائه و آنالیز نتایج در فصل چهارم بیان شده و در فصل پنجم با توجه به نتایج به دست آمده نتیجه گیری شده است.  2-1. مقدمهتاکنون مقالات وکتاب های زیادی راجع به آب شستگی موضعی که در خاک های غیر چسبنده در اطراف پایه های یک پل اتفاق می افتد، به چاپ رسیده است. در این فصل سعی بر خلاصه کردن مطالب راجع به آب شستگی موضعی در خاک های غیر چسبنده و چگونگی توسعه آب شستگی در طول زمان و همچنین روش های کاهش آب شستگی موضعی در پایه های پل می باشد.2-2. آب شستگی چیست؟برازرز و همکاران(1977) آب شستگی را این گونه تعریف کرده اند: آب شستگی یک پدیده طبیعی است که در اثر جریان آب در رودخانه ها و جویبارها به وجود می آید. این پدیده نتیجه اثر فرسایشی آب می باشد که مواد و مصالح را از بستر و کناره های رودخانه ها و همچنین از اطراف پایه های پل و تکیه گاه های آن ها می شوید و در جاهای دیگر از رودخانه قرار می دهد.کریمیسینوف و همکاران(1987) بــــیان می کنــــــندکه آب شستگی به معنای پایین رفتن سطح بستر رودخانه بوسیله فرسایش آب می باشد که این فرآیند تا رسیدن به فونداسیون سازه های رودخانه ای و در نتیجه تخریب آن ها ادامه می‌یابد.به مقدار پایین رفتگی سطح بستر رودخانه (نسبت به قبل از رخداد آب شستگی) عمق آب شستگی گفته می‌شود. گودال آب شستگی به حفره تو رفتگی که پس از حرکت ذرات بستر به وسیله جریان آب به جا می ماند گفته می‌شود.2-3. انواع آب شستگیبه طور کلی آب شستگی به سه نوع تقســـیم می‌شود که شـــــامل آب شستـــگی کلی، آب شستگی انسدادی[8] و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.کریمیسینوف و همکاران(1987) در یک تقســیم بــــندی دیگــــر آب شســتگی را به دو نوع کلی آب شستگی کلی و آب شستگی ناحیه ایی[9] تقسیم بندی کرده است که این تقسیم بندی در دیاگرام 2-1 نشان داده شده است.                                             دیاگرام 2-1: دسته بندی انواع آب شستگی به وسیله کریمیسینوف(1987)آب شستگی کلی این نوع از آب شستگی باعث تغییر در ارتفاع و تراز بستر رودخانه بخاطر علل انسانی یا طبیعی و همچنین باعث پایین رفتن پروفیل طولی در کل رودخانه می‌شود. این نوع از آب شستگی در اثر تغییر در رژیم رودخانه به وجود می آید. همان طور که از دیاگرام 2-1 پیداست آب شستگی کلی به دو نوع طولانی مدت وکوتاه مدت تقسیم می‌شود که آب شستگی کوتاه مدت در اثر یک یا چند سیلاب نزدیک به هم و در مدت زمان کوتاه به وقوع می پیوندد در حالیکه آب شستگی طولانی مدت در زمان طولانی تر (معمولاً در حدود چند سال) به وقوع می پیوندد و شامل فرسایش سواحل کناری رودخانه می‌شود.آب شستگی ناحیه اییبر خلاف آب شستگی کلی، آب شستگی ناحیه ایی در اثر حضور پل یا هر سازه دریایی و رودخانه ای دیگر به وجود می آید. این نوع آب شستگی به دو نوع آب شستگی انسدادی و آب شستگی موضعی تقسیم می‌شود.آب شستگی انسدادیاین نوع آب شستگی در اثر تنگ شدگی جریان ( که ممکن است بصورت طبیعی یا در اثر فعالیت های انسانی به وجود آید) رخ می دهد. در اثر این تنگ شدگی فضایی که جریان آب می تواند از آن عبور کند کاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت متوسط جریان آب افزایش می‌یابد. در اثر این افزایش سرعت، نیروی فرساینده ای که از طرف جریان آب به بستر وارد می‌شود افزایش می‌یابد در نتیجه بستر رودخانه تحت فرسایش قرار می‌گیرد و سطح آن پایین تر می رود. آب شستگی در اطراف پایه های پل که بر روی بستر رودخانه قرار می گیرند نمونه خوبی از آب شستگی انسدادی می باشند.آب شستگی موضعیاین نوع از آب شستگی به فرسایش قسمتی از بستر رودخانه که در مجاورت پایه پل قرار گرفته است اطلاق می‌شود. در اثر برخورد جریان آب با پایه پل، شتاب جریان آب افزایش می یابد و باعث به وجود آمدن گرداب های کوچک می‌شود که در اثر تشکیل این گردابه ها ذرات از اطراف پایه های شسته می‌شوند و آب شستگی موضعی به وجود می آید. آب شستگی در مجاورت پایه های پل نمــونه خوبی از آب شســتگی موضعی می باشد که در شکل 2-1 این نوع از آب شستگی به وضوح نمایان می باشد.از آنجایی که موضوع اصلی این تحقیق راجع به آب شستگی موضعی می باشد، این نوع از آب شستگی در قسمت های بعدی بیشتر مورد بررسی قرار می‌گیرد. در ادامه این رساله منظور از آب شستگی، آب شستگی موضعی می باشد.تعداد صفحه :225قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید